一种封闭型全干式无排放余热回收冶炼渣处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种封闭型、全干式、无排放余热回收的冶炼渣处理系统。


背景技术：

2.中国是世界钢铁生产大国，一直位居世界第一，并且产量逐年呈现上升趋势。据国家统计局数据2019年中国粗钢产量达9.96亿吨。冶金工业规划研究院公布2020年我国粗钢产量为10.5亿吨。在炼钢工艺中，钢渣是炼钢生产的副产品，每吨钢产生80
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150kg的钢渣，如果按每吨产渣量按125kg计算，2020年中国总产钢渣量可达1.3亿吨。钢渣是由cao、mgo、feo、mno、sio、al2o3、fes等各种矿物成分组成，在炼钢高温溶解和化学反应过程中形成复合氧化物，并以温度约1500
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1600℃的液体形态被排放炉外。钢渣不仅含有多种矿物组分，而且含有大量的热资源。熔融钢渣的比热容约1.2kj/(kg
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℃)，如果回收热量前后熔渣温度分别以1400和150℃计算，每吨钢渣可回收1.5gj的余热，约折合51kg标煤完全燃烧产生的热量。假如中国钢厂所产生的钢渣余热全部加以回收，每年约节省660万吨标煤。目前公知的冶炼钢渣处理方法，有冷弃法、热泼法、潜盘水淬法、水淬法、风碎法、热闷法、机械法等。其中热泼法、潜盘水淬法、水淬法、风淬法都属于大量用水去冷却钢渣的湿式处理。冷弃法、热泼法、热闷法、机械法用水量比湿式处理相对减少，属于半干法处理。两者的冷却介质都是“水”，需要设置单独的水处理系统。而尾渣中的细粉不溶于水，且易于发生化学反应，沉淀、板结、堵塞水处理系统，甚至会污染到地下水资源。现有钢渣粗放型的处理，除了余热不能有效利用，水资源消耗大、环境粉尘污染严重，还有设备运行场地因冷却后产生的蒸汽升腾产生严重扬尘，对建筑物、设备产生严重腐蚀，加速老化减少运行寿命，造成作业区域环境污染，恶化环境。现有的传统钢渣处理方法主要如下：
3.冷弃法：钢渣直接倒入渣罐缓慢冷却后，直接运至渣场抛弃。缺点：占用大量土地，钢渣资源不能利用，余热浪费，造成严重的环境污染。
4.热泼法：钢渣倒入渣罐后，经车辆运到热泼车间，用吊车泼到渣坑内，喷淋水来冷却，装车运走。缺点：投资大、占地面积大、不能回收余热、消耗大量水资源。对环境污染严重。
5.潜盘水淬法：钢渣运到热泼车间，倒入渣盘，多次喷水冷却，将凝固的钢渣倾倒于排渣车上，运到二次冷却车间进行第二次喷水冷却，倒入水池中进行第三次冷却。缺点：水资源消耗巨大、生产环节繁多、不能回收余热、对环境污染严重。
6.水淬法：熔融钢渣在专用的设备里流出，下降过程中，用高压水来冲击分割钢渣，最后粒装的钢渣和水一起落入渣池，集中处理。缺点：处理率低、对钢渣的温度状态要求高、水资源消耗大、不能回收余热、产生的水蒸汽污染环境、污泥难以处理且有爆炸事故隐患。
7.热闷法：将高温钢渣倒入大型闷罐里，喷水产生蒸汽，钢渣组织结构膨胀开裂并粉碎。缺点：水资源消耗大、过程产生大量粉尘、工艺复杂增加能耗、效率低。
8.风淬法：熔融钢渣倒入封闭空间，用高速高压风将其吹成颗粒，落入水中冷却。缺
点：余热无法回收、产生大量水蒸汽污染环境、处理率低。
9.机械法：如滚筒法和粒化轮法，主要是利用机械力对钢渣进行粉碎。缺点：只能处理流动性好的钢渣。
10.实用新型人在长期的工作实践中发现冶金行业中金属矿物冶炼过程中产生的冶炼渣具有巨大的能源利用价值，钢渣仅仅是众多冶炼渣的一部分而已，其他金属冶炼过程中也同样有此情况，如何有效余热回收冶炼渣中的能量，是降低冶金企业能耗比的关键，但是现有的高温冶炼渣余热回收技术大多采用珍贵的水资源直接进行喷淋冷却，不仅浪费了大量的水资源，还形成大量的污水、污泥等难以处理的材料，并且工艺流程长，能耗高，对环境污染严重，局限性很大。


技术实现要素：

11.本实用新型旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，不需要冷却水进行冷却，节省水资源，无污水、污泥等难以处理的排放物，节能环保。
12.本实用新型提供了一种封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，包括：进料装置、粉碎换热装置、排料装置、风机装置、余热回收及利用装置和气体过滤装置，进料装置和排料装置连通粉碎换热装置；粉碎换热装置具体包括冶炼渣容器和驱动机构，冶炼渣容器内部腔体作为换热腔，驱动机构带动冶炼渣容器旋转，冶炼渣容器内部还设有冶炼渣粉碎组件；风机装置连通粉碎换热装置和余热回收及利用装置；余热回收及利用装置的第一换气口与风机装置连通，余热回收及利用装置的第二换气口与气体过滤装置连通；气体过滤装置连通粉碎换热装置和第二换气口，其中，进料装置用于将冶炼渣输送至换热腔，排料装置用于将换热腔中的冶炼渣排出到系统之外，风机装置运行时在粉碎换热装置内部形成强制循环风，以将换热腔中冶炼渣的热量输送至余热回收及利用装置中。
13.在该技术方案中，粉碎换热装置集冶炼渣粉碎和余热回收于一体，全程无水参与，粉碎后的冶炼渣的粒径减小，比表面积和换热系数增大，冶炼渣内储存的大量热量由风机装置产生的强制循环风，带动在封闭系统中流转、过滤、传热，系统内部的负压环境也进一步减少了粉尘泄露到环境中造成污染以及热量外释放的损耗。根据现场及实际运行状况可布置为单台或多台组合模式。余热回收及利用装置能够被配置为：经由第二换气口输入的热风，直接从余热回收及利用装置输出，再将冷风引入，冷风通过第一换气口输送到风机装置。气体过滤装置能够被配置为：利用除尘装置对粉碎换热装置输出的热风进行除尘，和/或，利用气体净化装置对粉碎换热装置输出的热风进行有害气体净化。
14.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，余热回收及利用装置的第一换气口被配置为气体出口，风机装置的进风侧连通第一换气口，风机装置的出风侧连通粉碎换热装置。
15.在该技术方案中，余热回收及利用装置的气体出口输出卸热后的气体，卸热后的气体通过风机装置输送到粉碎换热装置继续参与集热过程，形成强制循环风。
16.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，粉碎换热装置、余热回收及利用装置和风机装置共同接入电控系统，以实现联锁机制。
17.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，冶炼渣容器内部还设有扰风板，以增加热风流程，促进热风湍流；冶炼渣粉碎组件包括：球磨机构、棒磨机构、锤击机构、挤压机构、碾压机构、研磨机构中的任一项或多项相结合。
18.在该技术方案中，扰风板进一步增加了换热效率。具体地，在扰风板增加的热风流程与粉碎组件增加的颗粒比表面积的共同作用下，冶炼渣的余热回收更加彻底，提升了余热回收效率，使废渣的温度进一步降低。
19.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，进料装置具体包括：进料仓和进料阀，进料阀设置在进料仓上，进料仓与冶炼渣容器固定连接，气体过滤装置通过进料仓与冶炼渣容器连通。
20.在该技术方案中，进料装置与粉碎换热装置固定连接或一体成型，进料装置连接气体过滤装置，热风经由进料装置进入气体过滤装置，进料侧同时也作为热风排风侧，冶炼渣进入方向与气体循环方向相反，增强气体与冶炼渣的接触。
21.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，排料装置具体包括：排渣仓和排渣阀，排渣阀设置在排渣仓上，排料装置与冶炼渣容器固定连接，风机装置通过排料装置与冶炼渣容器连通。
22.在该技术方案中，排料装置与粉碎换热装置固定连接或一体成型，排料装置连接风机装置，冷风经由排料装置进入冶炼渣容器，排渣仓同时作为冷风入口，冶炼渣输入方向与气体循环方向相反，增强气体与冶炼渣的接触。
23.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，风机装置包括耐热风机，气体过滤装置包括：多孔过滤装置、重力分离器、惯性分离器和旋风分离器中的任意一种或多种之间的组合。
24.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，余热回收及利用装置还包括：载热介质出口和载热介质入口，利用载热介质将粉碎换热装置中的热能转化利用到制冷系统、制热系统、烘干系统、吹扫系统、蒸汽系统或发电系统。
25.根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，优选地，进料装置、粉碎换热装置、排料装置、风机装置、余热回收及利用装置和气体过滤装置之间通过排风管道连通，以组成强制风循环系统，系统外部设有隔热层。
26.在该技术方案中，隔热层减少散热、冷风侵入和渗透对余热利用的不利影响因素。
27.本实用新型取得的有益效果至少包括：采用全干式全封闭系统，钢渣(冶炼渣)在封闭系统中由块状转化为粉粒状，比表面积增大，换热效果增强，经外设风机强制循环系统作用，以风为介质将钢渣降温冷却，同时将释放的大量余热通过余热回收及利用装置来实现能量的转换，得到高温介质，根据实际需求用于供暖、制冷、烘干、发电等领域。减少了常规湿式和半干法处理中的产生的余热资源浪费，余热回收效率高，减少对水资源的大量消耗、不产生二次污染、生产成本低、尾渣不需烘干、环保高效、渣钢分离彻底，真正做到综合利用，有利于降低冶金企业能耗，促进冶金企业可持续发展。
附图说明
28.图1示出了根据本实用新型实施例的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统的示意框图。
29.图2示出了根据本实用新型实施例的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
30.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.如图1所示，本实用新型公开的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，包括：进料装置101、粉碎换热装置102、排料装置103、风机装置104、余热回收及利用装置105和气体过滤装置106，进料装置和排料装置连通粉碎换热装置；粉碎换热装置具体包括冶炼渣容器和驱动机构，冶炼渣容器内部腔体作为换热腔，驱动机构带动冶炼渣容器旋转，冶炼渣容器内部还设有冶炼渣粉碎组件；风机装置连通粉碎换热装置和余热回收及利用装置；余热回收及利用装置的第一换气口与风机装置连通，余热回收及利用装置的第二换气口与气体过滤装置连通；气体过滤装置连通粉碎换热装置和第二换气口，其中，进料装置用于将冶炼渣输送至换热腔，排料装置用于将换热腔中的冶炼渣排出到系统之外，风机装置运行时在粉碎换热装置内部形成强制循环风，以将换热腔中冶炼渣的热量输送至余热回收及利用装置中。
33.在该实施例中，粉碎换热装置集冶炼渣粉碎和余热回收于一体，全程无水参与，粉碎后的冶炼渣的粒径减小，比表面积和换热系数增大，冶炼渣内储存的大量热量由风机装置产生的强制循环风，带动在封闭系统中流转、过滤、传热，系统内部的负压环境也进一步减少了粉尘泄露到环境中造成污染以及热量外释放的损耗。根据现场及实际运行状况可布置为单台或多台组合模式。余热回收及利用装置能够被配置为：经由第二换气口输入的热风，直接从余热回收及利用装置输出，再将冷风引入，冷风通过第一换气口输送到风机装置。气体过滤装置能够被配置为：利用气体过滤装置对粉碎换热装置输出的热风进行除尘，和/或，利用气体净化装置对粉碎换热装置输出的热风进行有害气体净化。
34.根据上述实施例，优选地，余热回收及利用装置的第一换气口被配置为气体出口，
风机装置的进风侧连通第一换气口，风机装置的出风侧连通粉碎换热装置。
35.在该实施例中，余热回收及利用装置的气体出口输出卸热后的气体，卸热后的气体通过风机装置输送到粉碎换热装置继续参与集热过程，形成强制循环风。
36.根据上述实施例，优选地，粉碎换热装置、余热回收及利用装置和风机装置共同接入电控系统，以实现联锁机制。
37.根据上述实施例，优选地，冶炼渣容器内部还设有扰风板，以增加热风流程，促进热风湍流；冶炼渣粉碎组件包括：球磨机构、棒磨机构、锤击机构、挤压机构、碾压机构、研磨机构中的任一项或多项相结合。
38.在该实施例中，扰风板进一步增加了换热效率。具体地，在扰风板增加的热风流程与粉碎组件增加的颗粒比表面积的共同作用下，冶炼渣的余热回收更加彻底，提升了余热回收效率，使废渣的温度进一步降低。
39.根据上述实施例，优选地，进料装置具体包括：进料仓和进料阀，进料阀设置在进料仓上，进料仓与冶炼渣容器固定连接，气体过滤装置通过进料仓与冶炼渣容器连通。
40.在该实施例中，进料装置与粉碎换热装置固定连接或一体成型，进料装置连接气体过滤装置，热风经由进料装置进入气体过滤装置，进料侧同时也作为热风排风侧，冶炼渣进入方向与气体循环方向相反，增强气体与冶炼渣的接触。
41.根据上述实施例，优选地，排料装置具体包括：排渣仓和排渣阀，排渣阀设置在排渣仓上，排渣仓与冶炼渣容器固定连接，风机装置通过排渣仓与冶炼渣容器连通。
42.在该实施例中，排料装置与粉碎换热装置固定连接或一体成型，排料装置连接风机装置，冷风经由排料装置进入冶炼渣容器，排渣仓同时作为冷风入口，冶炼渣输入方向与气体循环方向相反，增强气体与冶炼渣的接触。
43.根据上述实施例，优选地，风机装置包括耐热风机，气体过滤装置包括：多孔过滤装置、重力分离器、惯性分离器和旋风分离器中的任意一种或多种之间的组合。
44.根据上述实施例，优选地，余热回收及利用装置还包括：载热介质出口和载热介质入口，利用载热介质将粉碎换热装置中的热能转化利用到制冷系统、制热系统、烘干系统、吹扫系统、蒸汽系统或发电系统。
45.根据上述实施例，优选地，进料装置、粉碎换热装置、排料装置、风机装置、余热回收及利用装置和气体过滤装置之间通过排风管道连通，以组成强制风循环系统，系统外部设有隔热层。
46.在该实施例中，隔热层减少散热、冷风侵入和渗透对余热利用的不利影响因素。
47.如图2所示，本实用新型公开的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统在进行钢渣处理时的一种具体实施方式为：
48.粉碎换热装置2，其集钢渣处理、换热为一体，全程无水参与。粉碎换热装置2在运转状态，钢渣粒径减小，比表面积和换热系数增大。钢渣内储存的大量热量由耐温风机3产生的强制循环风，带动在闭式系统中流转、过滤、传热。
49.筒体11运行时呈旋转工作形态，由驱动装置10来实现，并经过电控，实现与余热回收及利用装置3、耐温风机23的联锁机制。
50.筒体11前部连接进料装置12，后部连接排料装置9。
51.进料装置12设置循环风出口13、进料装置5。排料装置9设置循环风进口6、排料装
置7。进料装置5设置有进料阀4，排料装置7设置有排渣阀8，在正常进出渣工序时进料阀4和排渣阀8分别为开启状态，在系统正常循环过程时为封闭状态。
52.钢渣自进料装置5进入，钢渣内储存的热量散发至筒体11空腔内的空气中。耐温风机3产生的强制循环风，将热风送至循环风出口13。
53.粉碎换热装置2的滚筒内设扰风板，增加热风流程，实现增强换热效果的作用。
54.强制循环的热风由循环风出口13经过集风管道14连接至除尘器进口16进入除尘装置17，将强制循环裹带进管道的钢渣粉粒进行处理，避免进入后道流程造成风道的堵塞。除尘装置17为干式分离，确定为多孔过滤装置、重力分离器、惯性分离器、旋风分离器等中的一种或几种组合式。处理后的钢渣粉粒从空气中脱离下落至积灰仓15，定期集中清理，与排料装置7的出料一起转入下道工序。
55.经处理的热风由除尘器出口18排出，经输送风道19，再连接至余热回收及利用装置的进口端20。
56.余热回收及利用装置3将热风的热量吸收利用，达到余热能量转换的目的，同时使热风降温冷却。余热回收及利用装置3提供连续的热资源便于利用。
57.降温冷却后的循环风，由余热回收及利用装置的出口端21，并入排风管道22，循环至耐温风机23。
58.耐温风机23强制将风由循环风管1送入循环风进口6，实现整个强制循环的闭路系统，全程保温，减少热量的损失，提高热回收率。
59.循环风在整个干式封闭系统中循环，主系统处于负压状态，避免粉尘泄露到环境中造成污染以及热量外释放的损耗。
60.综上所述，根据本实用新型提供的封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统，采用干式封闭系统，冶炼渣在封闭系统中由块状转化为粉粒状，比表面积增大，换热效果增强，经外设风机强制循环系统作用，以风为介质将冶炼渣降温冷却，同时将释放的大量余热通过余热回收与利用装置来实现能量的转换，得到高温介质，根据实际需求用于供暖、制冷、烘干、发电等领域。减少了常规湿式和半干法处理中的产生的余热资源浪费，余热回收效率高，减少对水资源的大量消耗、不产生二次污染、生产成本低、尾渣不需烘干、环保高效、金属与渣分离彻底，真正做到综合利用，有利于降低冶金企业能耗，促进冶金企业可持续发展。
61.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。